Выбор и исследование технологической взаимосвязи машин для комплексной механизации работ технико-экономическое обоснование вариантов

Земляные работы должны выполняться с разработкой и применением комплексной механизации всех процессов, в которой предусматривается выполнение основных и вспомогательных процессов с помощью звеньев машин, увязанных между собой по технологическому назначению, технологическому уровню и производительности.

В качестве ведущей машины по разработке грунта выбираем экскаватор, а ведомые — бульдозер, автосамосвалы, катки и ручные трамбовки.

Для перемещения грунта от места выгрузки до места укладки в отвал на поверхности земли должен использоваться бульдозер производительностью, большей на 10−15%, чем производительность экскаватора, разрабатывающего грунт в отвал для обеспечения технологической непрерывности работ.

Подбор экскаватора осуществляется в два этапа:

• 1. Подбираем два варианта экскаватора, различных, но близких по емкости ковшей и рабочему оборудованию,
• 2. Производим их экономическую оценку и в соответствии с этими двумя показателями выбираем один наиболее применяемый экскаватор.

Ориентировочный подбор экскаватора производят по справочнику МУ. Для отрывки котлована глубиной до 5 м и объемом до 15 000 м³ принимаем экскаватор с ёмкостью ковша 0,8−1,0 м³ .

Выбираем два типа экскаватора:

• 1) Экскаватор ЭО — 4321 с жесткой подвеской рабочего оборудования прямая лопата со сплошной режущей кромкой, объем ковша 0,8 м³.
• 2) Экскаватор ЭО — 4321А с жесткой подвеской рабочего оборудования, объемом ковша обратной лопатой со сплошной режущей кромкой 1,0 м³

Сменная производительность экскаваторов определяется делением продолжительности смены на норму времени по формуле:

.

где Т=8 час Нвр — норма времени, маш.-ч, по ЕНиР 2−1-11 [16].

Для ковша емкостью 1,0 м3:

ПТсм = 8 / 1,8 * 100 = 444,4 м³ -в транспортные средства;

Посм = 8 / 1,5 * 100 = 533,3 м3 — в отвал;

Для ковша емкостью 0,8 м³.

ПТсм = 8 / 1,5 * 100 =533,3 м³ -в транспортные средства;

Посм = 8 / 1,3 * 100 = 615,4 м3- в отвал.

Основные производственные характеристики экскаваторов сводим в таблицу 3.

Таблица 3. Производственные характеристики экскаваторов.

В гр.9 табл. 3 для каждого экскаватора показывают две производительности: одна при работе в транспорт Птсм, другая при работе в отвал Посм.

На основании анализа приведенных в таблице параметров делаем предварительный вывод о целесообразности экскаватора с большей производительностью ЭО — 4321 прямая лопата с =533,3 м³; =615,4 м³.

На втором этапе, на основании экономической оценки принимаем окончательное решение. Экономическая оценка результатов работы экскаваторов производится по формуле:

.

где Сэ — экономическая себестоимость, р. см;

Эмчстоимость машиночаса, р. ;

8 — продолжительность смены, ч.

.

Значение Эмч принимается равным 358 р. ч для прямой лопаты и так же 358 р. ч для обратной лопаты Для экскаватора ЭО — 4121А:

Nф = (4596,1/444,4) + (7191,6/533,3) = 23,83 маш. — см.;

Для экскаватора ЭО — 4321:

Nф = (4596,1/533,3) + (7191,6/615,4) = 20,3 маш.-см.

Для марки ЭО — 4121А:

Сэ = 358*8=2864 руб.;

Для марки ЭО — 4321:

Сэ = 358*8=2864 руб.

Таблица 4. Экономическая оценка работы экскаваторов

Для отрывки котлована используем экскаватор с минимальными затратами на эксплуатацию, т. е. экскаватор ЭО-4321 прямая лопата с жесткой подвеской рабочего оборудования, объем ковша со сплошной режущей кромкой 0,8 м³.

После того как стали известны емкость ковша 0,8 м³ и рабочее оборудование выбранного экскаватора, рассчитывается объем разработки недобранного грунта в котловане Vнг (в соответствии с 4.1.3) равен произведению площади дна котлована на величину недобора, устанавливаемую в зависимости от вида рабочего оборудования и емкости ковша (приложение 2 [1]).

По приложению 3 [1], емкость ковша равняется 0,8 м³,.

По приложению 2 [1], величина недобора грунта при отрывке котлована под фундаменты одноковшовым экскаватором прямая лопата 10 см.

Vнг=Sдна котл*0,1=28,2*87,6*0,1=247 м3.

Другие средства механизации.

Перемещение разработанного грунта на поверхности земли от места выгрузки до места укладки в отвал производим бульдозером. Этой же машиной производим разработку недобора грунта на дне котлована, обратную засыпку фундаментов и разравнивание грунта.

Для перемещения разработанного грунта от места выгрузки до места укладки в отвал на поверхности земли используем бульдозер с производительностью не меньше, чем у экскаватора, разрабатывающего грунт в отвал, т. е. не меньше Посм = 615,4 м³.

Грунт — суглинок тяжелый без примесей.

Для данного грунта по ЕНиР средняя плотность грунта 1750 кг/м3.

По ЕНиР [§ E-2−1-22] для грунта II группы и дальностью перемещения ранее разработанного грунта 14,1 м подбираем бульдозер ДЗ-42 со сменной производительностью:

.

где Нвр — норма времени по ЕНиР [16].

Нвр = 0,62 + 0,49 = 1,11 маш.-час;

Псм = 8 / 1,11 * 100 = 721 м³ в смену.

По своей производительности бульдозер ДЗ-42 удовлетворяет требованиям: 721 м³ >615,4 м³.

Параметры бульдозера:

• — мощность 75 л. с;
• — длина отвала 2. 56 м;
• — высота отвала 0,81 м.

Этим же бульдозером производим и срезку растительного слоя, разработку грунта на дне котлована, обратную засыпку фундаментов.

Для составления калькуляции затрат труда и машинного времени на производство работ таких, как перемещение грунта от места выгрузки до места укладки в отвал на поверхности земли, разработка недобора грунта на дне котлована и обратная засыпка, составляем схему перемещения грунта.

Sотв = (Vэо· kразрых)/2L =49,2 м² (плюс 5−10 м к длине отвала).

м — высота временного отвала.

d=(2*8,08)/tg530=12,18 м — ширина временного отвала Примем высоту трапеции 2 м, тогда.

Sтрап =(c+b)/2*h.

b= c+2a.

a=2/tg530=1,507 м.

Sтрап =(c+c+2a)/2*h.

c=22,6 м.

b=22,6+2*1,507=25,6 м.

Рисунок 4. Определение расстояния перемещения разработанного грунта бульдозером.

Высота временного отвала значительно превышает высоту выгрузки ЭО — 4321 с оборудованием прямая лопата (6,4 м плюс глубина котлована 3,5м), поэтому весь грунт будет разрабатываться в автотранспорт и перемещаться на расстояние 2 километра на полигон, с последующей погрузкой и возвращением обратно на строительную площадку, количества грунта необходимого для обратной засыпки.

Уплотнение грунта Искусственное уплотнение грунтов выполняется для повышения устойчивости основания и уменьшения его осадок.

Осуществляется самоходными вибрационными катками на пневмошинах марки ДУ, а в непосредственной близости фундамента, на расстоянии 0,8 метра уплотнение произвожу электрическими ручными трамбовками ИЭ 4502 А с толщиной уплотняемого слоя 0,3 метра.

Таблица.5 Технические характеристики самоходного вибрационного катка ДУ — 10 А.

Трамбовка электрическая ИЭ — 4502 А предназначена для уплотнения связного и несвязного грунта при засыпке траншей, подготовке основания под здания и сооружения, строительстве оросительных каналов.

Таблица.6 Технические характеристики трамбовки электрической ИЭ — 4502 А.

Выбор транспортного средства сводится к определению его грузоподъемности и количества.

На основании емкости ковша 0,8 м³ и дальности возки грунта 2 км принимаем марку автосамосвала КрАЗ — 256 Б.

Принимаем технические характеристики автосамосвала:

Грузоподъемность 11 т;

Максимальная скорость 65 км/ч;

Погрузочная высота 2640 мм;

Габаритные размеры:

• — длина 8190 мм;
• — ширина 2650 мм;
• — высота 2790 мм;

Количество транспортных единиц устанавливают при условии обеспечения непрерывной работы экскаватора по формуле:

(8).

где tn — продолжительность погрузки, мин.;

L1 — дальность возки грунта (принимается по заданию), L1=2 км;

Vср — средняя скорость пробега транспортных средств в груженом и порожнем состоянии; принимаем Vср = 21 км/ч ;

tp — продолжительность разгрузки, tp=1,4 мин.

tм — продолжительность маневрирования транспортных средств, tм=1,0 мин.;

tр и tм принимаются по приложению 10 [1], tп рассчитывается по формуле:

.

где М — количество ковшей, загружаемых в кузов автосамосвала;

nm — техническое число циклов ковшей в минуту [II], nm = 1.1;

Кm — коэффициент, зависящий от условий подачи транспортных средств в забой и емкости ковша; принимается Кm=0.95.

Количество ковшей, загружаемых в кузов автосамосвала, устанавливается по формуле:

.

где Q — грузоподъемность самосвала КрАЗ 256Б, 11 т;

q — емкость ковша экскаватора (определена выше), 0,8 м³ ;

— плотность грунта, т/м3, принимается в соответствии с заданным грунтом [II], 1,75 т/м3;

Кнкоэффициент наполнения ковша; Кн=1;

Кр коэффициент первоначального разрыхления; принимается с учетом вида грунта [II], Кр=1,27.

ковшей.

мин.

машин.

Проверка принятого количества машин из условия непрерывной работы:

мин.

Проверка на непрерывность работ показывает, что время цикла работы экскаватора составляет 6 минут, значит за это время один автомобиль долженбыть готов под погрузку.

Тогда цикл одного автомобиля составит:

13,9/9,57=1,45 — две машины Окончательно принимаю для транспортирования грунта 2 автосамосвала КрАЗ — 256Б грузоподъемностью 11 т.